剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

田大發

摘要：隨著經濟的發展，建筑行業有了突飛猛進的進步。剪力墻結構作為現代建筑中的常用結構，不僅自身性質優越，而且能夠縮短施工周期，延長建筑使用年限。但剪力墻結構的應用有一定限制，在設計過程中，需要結合實際情況選擇合適的剪力墻結構類型，充分發揮其功能作用。

關鍵詞：建筑結構設計；剪力墻結構；設計應用

引言

在建筑工程中，建筑結構設計中剪力墻結構設計是十分重要的內容，剪力墻結構在建筑結構中主要承擔著各種作用力的作用，它對建筑結構的完全穩定有著直接的關系，同時也是保護建筑工程內人員和財產安全的必要的措施。因此，為了更好的實現建筑結構的性能，建筑企業必須要把握剪力墻設計的原則，進而合理有效的應用到建筑結構的設計中，來提高建筑工程的質量。

一、概述

（一）剪力墻分類

剪力墻的分類比較多，按照剪力墻的結構性特征以及開洞的大小等，可以分為四個基本類型。第一是截面墻或者是實體墻開洞的面積比較小，或者是完全不開洞，此種剪力墻的主要變形狀況為曲型，并且其整體的外觀結構與懸壁墻非常的類型，而在整個剪力墻的高度方面則沒有彎點，不會與其他的結構構造出現沖突。第二種是整體開口比較小的剪力墻類型，此種剪力墻開口比較小，但是整個墻體的開洞面積超過了15%，同時，此種類型的剪力墻主要變形的特征為彎曲類型，在整個墻面和墻肢的高度之上并沒有反彎點的存在。第三種類型是多肢剪力墻，多肢剪力墻一般來講開洞的面積比較大，并且其開洞的洞口有規律的分布在墻體表面之上，雖然多肢類型的剪力墻與小開口的剪力墻存在一定差別，但是此兩種類型在受力特點方面比較類似。最后是框架式的剪力墻類型，框架類型的剪力墻結構尺寸比較大，并且洞口的尺寸也較大，墻肢線與連梁線之間的剛度非常相似，同時，框架式的剪力墻類型變形方式為剪切型，并且受力的特征與墻體框架結構非常的接近，在許多房屋建筑的樓層當中，框架式的剪力墻結構會出現反彎點。

（二）剪力墻結構的優勢

剪力墻結構是指用含有鋼筋的混凝土板來代替傳統的框架式梁柱，并對建筑的水平力起到一定的控制性作用，保證建筑的穩定性。剪力墻結構的優勢有很多，包括以下幾方面：第一，穩定性較高。剪力墻結構通常會使用含有鋼筋的混凝土結構，與傳統的框架式梁柱相比較，這種結構方式的整體性能較好，能夠起到良好的支撐效果，對提高建筑的穩定性有著極強的作用。第二，經濟性較強。由于剪力墻結構中會更多地使用到鋼筋混凝土，因此，不需要填充更多的鋼材料，降低了鋼材料的使用量，節省了一定的成本，使得建筑企業的經濟效益更好。第三，美觀性較好。剪力墻結構的抗側剛度較強，可以根據實際情況做出適當調節，因此，其應用的范圍較為廣泛，能夠滿足不同人們對建筑美觀性的需求。第四，連續性較好。剪力墻結構除了要保證建筑的穩定性之外，還起到了一定的分隔作用，劃分建筑的不同區域，因此，剪力墻結構在區分建筑不同區域的同時也起到了一定的連續性作用。第五，規則性。通常情況下每個建筑內部都會被分成不同的區域，每個區域的作用也會存在著一定的差異性。因此，結構設計人員通常會更加傾向于使用剪力墻來加強建筑空間的規則性，因為剪力墻設計不僅簡單且規則性較強，也便于后期的維護。

二、剪力墻結構設計的原則

（一）控制剪力墻的高度和寬度

建筑結構設計中剪力墻結構具有著重要的作用，它對建筑物起著一種支撐作用，同時它也能夠對各種荷載都能夠起到一定的抵擋作用，不僅支撐作用好，還具有不錯的抗震能力。剪力墻主要包括墻肢和連梁，而在剪力墻結構的設計中一定要控制好剪力墻的高度和寬度，剪力墻的結構形狀類似于板狀物，高度比較高而厚度比較小，由于它要對各種荷載進行承受，因此，在對剪力墻結構的設計中，就要嚴格把握好其高度和厚度的比例，對于比值在3之內，進而再參考柱體結構原則進行設計，對于比值在3-5之間的，要根據雙向受壓結構的設計原則來進行，從而來滿足其性能要求。

（二）避免剪力墻與平面外梁相連

剪力墻的結構主要是承載平面內的承載力，而對于平面外的承載力一般都是比較小的，因此，在剪力墻的結構中，如果和平面外梁相連則很容易就會造成墻肢向外彎曲的情況，為了避免外墻向外彎曲，在對剪力墻結構設計的時候就要特別注意不要和平面外梁相連，而如果剪力墻不能避免和平面外梁相連的時候，在對剪力墻的結構設計中就還要涉及相應的保護措施，這樣當兩者相連發生問題的時候，也能夠很好的進行處理和解決。

（三）全面分析剪力墻所承載的作用力

剪力墻的作用主要是對建筑物中的各種荷載進行承受，因此，在對剪力墻結構進行設計的時候，還要對其所承受的各種作用力進行全面的分析，從而來保證剪力墻結構的性能符合使用的標準。在對剪力墻結構的設計中，首先要對墻體所承受的水平和垂直方向上的作用力要進行準確的分析，并進行相應的安全性判斷和驗證，然后，對于墻體的斜截面的承載力也要進行分析和判斷，并驗證它的穩定性，同時，對于墻體所集中承受壓力的極限也應該進行分析，保證剪力墻的結構合理性和穩定性。

三、剪力墻結構設計在結構設計中的應用

（一）剪力墻在建筑結構設計中的平面布置

在平面布置中，剪力墻應該盡可能避免單面出現墻，盡量保證對稱的原則，同時使得墻面結構的各中心重合。例如，剛度中心、質量中心以及密度中心都應該彼此重合。剪力墻的平面布置最主要的是要利用剪力墻的抗側力剛度和承載力來保證建筑的簡單規則以及合理布局。

（二）邊緣構件的約束處理

一般來說，在剪力墻的結構設計中，無約束邊緣構件的處理要比之有約束邊緣構件的處理的負載能力低40%左右，同樣，抗震能力的效果也要低20%左右。因此，在建筑工程的施工項目中，要根據實際情況選擇合適的邊緣構件，并對其進行相應的處理，最大限度的增強剪力墻的抗側力剛度以及抗震力，使整個建筑能夠更加穩定。

結語

總之，在建筑結構設計中，剪力墻結構的應用是非常重要的，已經成為建筑中不可缺少的一部分。因此，在剪力墻結構設計的過程中，結構設計人員應當要意識到剪力墻結構的優勢，并在此基礎上加強剪力墻結構在建筑中的使用，同時根據實際情況對剪力墻結構進行優化，以此來提高建筑結構的穩定性和抗震性能。

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